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Qtum 称之为“Condensing transaction”。为了保证合约状态以及 UTXO 的共识，Qtum 的区块头除了包含与比特币相同的字段外，还需要额外加入 hashStateRoot 以及 hashUTXORoot 两个字段，感兴趣的读者可以阅读Qtum 的源码。账户抽象层带来的好处比特币的 UTXO 模型相较于以太坊的账户模型有诸多优越性，以太坊有一套图灵完备的语言，可以实现比较复杂的智能合约逻辑。两者都有强大的生态作为支撑，并且聚集了区块链行业最优秀的开发者。

Qtum 选择不重复造轮子，而是在比特币和以太坊的基础上开发了账户抽象层 AAL，打通了两个原本分离的生态。这一设计带来的好处包括 ：

1. 获得与比特币一致的稳定底层基础设施（UTXO）；

2. 兼容比特币后续所有包括性能上和安全性上的升级；（目前已同步升级到 0.16 版本，正在适配 0.17）

3. 兼容现有智能合约生态，以太坊上的智能合约可以零成本迁移 ；（QRC-20，QRC-721等均兼容）

4. 比特币和以太坊的开发者自动成为 Qtum 的开发者 ；

5. 兼容所有基于比特币和以太坊虚拟机的技术，比如闪电网络，雷电网络，plasma，加密隐私，原子交换，分片等等 ；

6. 兼容以太坊上所有智能合约开发工具（当然有些需要做 RPC 的适配，Qtum 已经实现了这样的适配），降低开发者学习成本。

04、小结

Qtum 首创的账户抽象层 AAL 实现了 UTXO 模型到账户模型的适配，从技术层面打通了比特币和以太坊生态，并未后续兼容多种虚拟机（如 x86，WASM）提供了可能，其设计思想和实现细节值得公链开发者参考。

PoS 共识机制 为什么需要挖矿？

说到共识机制，我们首先从字面上回顾一下什么叫“区块链”，所谓区块实际上是一段时间内交易的集合，每个区块都有一个指向上一区块的哈希指针，从而组成了一条链。所以简单来说区块链就是一个不可篡改的分布式数据库，那为什么需要挖矿呢？ 这里以 PoW 挖矿为例。

首先，区块链主要分为 ：公有链、私有链和联盟链。它们的核心区别在于记账权，公有链是去中心化的，赋予网络上的每个节点记账的权力，而私有链和联盟链的记账节点为少数几个指定节点。

只有公有链才需要挖矿，其目的在于 ：

1. 安全性：依靠区块奖励和手续费激励节点记账，去中心化地维护区块链网络的安全性

2. 随机性：保证选出的记账节点的随机性，否则固定的记账节点很容易被 DoS 攻击，出现单点故障

3. 代币分发 ：挖矿也是一个代币分发的过程，从而把币随机地分发出去，而不是只在少数人手中

整个比特币的精髓就在于它的激励机制，但 PoW 共识机制也并非没有问题，比如 ：

• 加入网络的门槛较高，当前需要花费很多钱买矿机才能成为比特币的全节点进行挖矿，普通设备几乎没有机会 ；

• 越来越趋性中心化，大部分的挖矿所得被少数几个大矿池占据 ；

• 能源消耗巨大，矿机耗电甚至超过某些小国的耗电量（当然这些电量支撑起这么大的网络并不算多，但我们应该寻找更好的方式替代）。基于这些问题，2012 年时 Sunny King 提出 PoS（Proof-of-Stake，权益证明机制），其原理这里不做赘述，感兴趣的读者可以参考这篇文章。简单来说，只要用户持有该网络的Token，就可以参与记账。另外，代币持有人作为利益相关者也更有动力维护网络的安全。PoS 机制同样也能达到比特币的随机性、安全性和代币分发等功能，而且相比于 PoW 来说显得更加去中心化（前提是代币初始分发足够分散）。中本聪在设计 PoW 共识机制时并 没有想到会有矿机的出现从而使得比特币越来越中心化，而 PoS 的挖矿根本不需要使用矿机，只需要一台普通电脑、树莓派就可以参与。

除此之外还有几种共识机制比如 DPoS（代理权益机制）选出一些代理人来进行记账。pBFT，dBFT 等则是改进后的拜占庭容错机制解决方案。这几个共识机制虽然效率较高，但都比较中心化的，容易导致一些中心化的问题。对于计算节点比较少的网络，甚至一个节点挂掉都有可能导致整个网络瘫痪，但这些在比特币或者 Qtum 上都没有发生过。

Qtum 项目出于去中心化程度和能源消耗方面的考虑，选择采用 PoS 共识机制。

01、关于 PoS 的误解

关于 PoS 共识机制，大多数人的理解还停留在其最原始的版本，即 PoS1.0。实际上 PoS 共识机制已经经历过 3 次大的迭代 ：

• PoS1.0 ：依赖“币龄”，长期不在线，双花问题等 ；

• PoS2.0 ：移除“币龄”，增强安全性 ；

• PoS3.0 ：针对“short-range”攻击，采用区块时间和交易时间确认 UTXO 的“年龄”。